Alors que l’industrie de la mobilité et des véhicules électriques converge autour d’une gamme apparemment limitée de tailles de batteries et de seulement trois facteurs de forme, Sakuu, basé en Californie, suggère une gamme de possibilités très différente et apparemment infinie, comme les futures cellules dimensionnées et façonnées pour les produits.
Le crochet de fabrication derrière cette proposition est l’impression 3D. Bien qu’il y ait eu quelques tentatives de batteries 3D auparavant, Sakuu affirme qu’en décembre 2022, il s’agit de la première « entreprise enregistrée à imprimer en 3D des batteries entièrement fonctionnelles dans des formes et des tailles personnalisées avec des ouvertures à motifs pour la gestion thermique dans un processus complètement sec. ”
La société affirme qu’elle est sur la bonne voie pour fabriquer des batteries imprimées à grande échelle pour la mobilité, l’aérospatiale, les véhicules électriques et le stockage d’énergie, entre autres utilisations, et l’avantage du premier coup d’œil est que la conception de la cellule peut suivre la conception du produit, plutôt que l’inverse.
Il ne dit pas quelle est la densité d’énergie de ces premières cellules, mais il promet des chiffres impressionnants en volume. Il affirme que « les attentes sont d’atteindre une densité d’énergie élevée à 800-1000 Wh/L. » C’est en effet plus élevé que la génération actuelle de cellules lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques, et même ce qui a été ciblé par Panasonic , par exemple, d’ici 2030.
Flexibilité loin des planches à roulettes
Dans un avenir pas trop lointain, de telles cellules de forme personnalisée pourraient offrir des opportunités aux ingénieurs et concepteurs de véhicules électriques qui ont aujourd’hui convergé vers la disposition de la batterie « skateboard » – corps sur une brique de batterie mince – comme l’ensemble avec le moins de compromis.
De telles batteries pourraient permettre à certaines parties de la structure de la carrosserie elle-même dans les véhicules électriques d’être remplies de cellules de batterie de forme unique plutôt que de rester vides, comprenant au total une sorte de batterie sans masse et libérant les carrosseries des voitures de tourisme et des coupés pour qu’elles soient plus basses, plus maigres , et plus élégant.
Dans le domaine de la voiture électrique, cela pourrait signifier que les concepteurs et les ingénieurs pourraient être en mesure de limiter les compromis inhérents à une planche à roulettes.
Cellules de batterie imprimées en 3D Sakuu
Avec l’annonce, Sakuu a montré une cellule de démonstration à une seule couche, qu’elle pourrait ensuite empiler avec de nombreuses autres, en les connectant en série ou en parallèle selon les besoins, pour former un pack. Deux trous montrent où les passages de liquide de refroidissement fonctionneraient dans un pack.
Processus différent de toutes les usines de batteries
Sakuu utilise un procédé à cathode sèche et une machine d’impression à plate-forme unique, et il souligne qu’il ne s’agit pas d’un procédé de sérigraphie humide, qui utilise un excès d’énergie pour éliminer les solvants et peut être peu fiable.
Cela ne ressemble pas non plus au processus roll-to-roll utilisé pour fabriquer la plupart des types de batteries. L’entreprise, dans ce qu’on appelle aussi la fabrication additive, construit des couches super fines à la fois, en appliquant plusieurs matériaux dans le cadre de la même couche.
Sakuu, qui a été fondée en 2016 sous le nom de KeraCel et a été renommée en 2021, a ouvert une installation de développement de 79 000 pieds carrés pour sa plate-forme de fabrication à San Jose. Il promet « des densités d’énergie et de puissance de classe mondiale à des vitesses de production comparables aux meilleurs équipements de fabrication roll-to-roll », et il affirme qu’il dispose de la seule solution de fabrication connue pour produire des batteries à semi-conducteurs à l’échelle commerciale.
La société vise à licencier ses produits chimiques pour batteries ainsi qu’à vendre sa plate-forme de fabrication, qu’elle souhaite voir utilisée pour fabriquer 200 gigawattheures de cellules d’ici 2030 via des « gigafactories partenaires mondiales ».
Porsche Consulting a déclaré qu’il concevrait la gigafactory d’impression 3D du fabricant de batteries pour la production de masse de la technologie. Sakuu a confirmé à Green Car Reports que les rendus ici sont des équipements de production pilotes déjà utilisés.
Cellules de batterie imprimées en 3D Sakuu
Accélérer l’état solide ?
La technique de l’entreprise pourrait aider à stimuler la production de cellules à semi-conducteurs plus tôt, et elle pourrait potentiellement permettre des densités d’énergie plus élevées, en permettant des couches de cellules de batterie plus minces, afin de s’adapter davantage dans un format et un espace donnés.
Il existe de nombreux autres avantages théoriques des batteries à semi-conducteurs, notamment une charge plus rapide et des performances supérieures, ainsi que, selon leur progression au fur et à mesure qu’elles passent à la production de masse, une plus grande durabilité et moins de dégradation.
Dans le domaine des transistors, les rivaux ne manquent pas. En plus de la mise en place de la batterie, une multitude d’entreprises, dont Factorial , StoreDot et QuantumScape, prétendent avoir un avantage dans cette révolution de la batterie. Nissan est également l’un des nombreux constructeurs automobiles à travailler sur ses propres cellules à semi-conducteurs . Il vise également un processus sec, mais avec une approche traditionnelle en couches des cellules, mais avec quelques astuces matérielles telles qu’une liaison en forme de maillage entre le matériau actif et l’électrolyte solide.
Sakuu a actuellement deux lignes de chimie de batterie en développement, une au lithium-métal et une au lithium-métal à l’état solide. Bien qu’il ne divulgue pas d’autres détails concernant ces produits chimiques, il indique que les deux utilisent l’approche de fabrication basée sur l’impression 3D de l’entreprise.
Cellules de batterie imprimées en 3D Sakuu
Les techniques d’impression 3D ont d’innombrables utilisations dans le domaine automobile, de la réimpression de pièces indisponibles pour les anciens Tesla Roadsters, à la création de moteurs électriques constitués de pièces imprimées en 3D , en passant par un produit phare Cadillac Celestiq EV rendu possible grâce aux techniques d’impression 3D.
D’un point de vue environnemental, il peut y avoir des avantages supplémentaires. L’impression 3D a tendance à utiliser moins de matériaux que les méthodes de fabrication traditionnelles, de par la nature même du processus additif qu’elle utilise. Il nécessite également généralement moins d’énergie. Avec l’impression 3D, les objectifs de coût, de chaîne d’approvisionnement et d’empreinte carbone pourraient être atteints plus tôt.
